【摘要】：隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展,高鐵動車組成為目前重要的研究熱點(diǎn)。動車組具有載客量大、正點(diǎn)率高、速度快、舒適方便等眾多優(yōu)勢。但隨著運(yùn)行年限的增加,如何提高動車組的穩(wěn)定可靠性和安全系數(shù),如何做到節(jié)能減排綠色環(huán)保,是動車組今后的發(fā)展方向。因此,本文將動車組穩(wěn)定可靠和節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求相結(jié)合,提出了在動車組車頂安裝太陽能電池板,利用光伏發(fā)電為車內(nèi)設(shè)備供電的構(gòu)想,具體內(nèi)容如下:(1)分析高速動車組運(yùn)行特點(diǎn)、現(xiàn)有的供電缺陷以及車頂狀況,結(jié)合新能源與微電網(wǎng)背景,提出了利用動車組車頂空閑空間,安裝太陽能光伏電池板為動車組輔助設(shè)備供電的設(shè)計構(gòu)想。(2)以中國鐵路高速(China Railways High-speed,CRH)2型動車組為具體研究對象,基于動車組車頂設(shè)備和狀況,研究論述了車頂光伏電池板的選型及具體安裝方案;對CRH2動車組中原有的輔助供電系統(tǒng)進(jìn)行分析,基于輔助設(shè)備類型和參數(shù)特征,設(shè)計了接入車頂光伏裝置后供電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。(3)根據(jù)所設(shè)計的動車組車頂光伏電池板的安裝方案、器件選型和供電方案,通過數(shù)據(jù)分析和理論運(yùn)算,詳細(xì)分析了安裝光伏電池板后對動車組高速運(yùn)行環(huán)境下造成的各方面影響,并對動車組車頂光伏電池板增設(shè)后的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排的力度進(jìn)行分析說明。研究表明:動車組車頂安裝電池板后對動車組的空氣阻力、列車重量和牽引功率的影響程度較小,符合實際需求;同時每列CRH2動車組的年發(fā)電量為175萬千瓦時,每年可節(jié)省資金10萬元,減少二氧化碳排放58噸,在節(jié)能減排方面具有重大意義與實踐價值。這些均表明了這一設(shè)計構(gòu)想的可行性與必要性。(4)動車組在正常工況下時,車頂光伏發(fā)電系統(tǒng)可與原有供電系統(tǒng)配合,并網(wǎng)供電。通過對比分析各類光伏逆變器的并網(wǎng)控制策略,根據(jù)動車組的運(yùn)行特點(diǎn)和供電方案,最終選擇了適合動車組車頂光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的無差拍控制。據(jù)此研究分析無差拍控制策略的原理和供電方案,通過MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了正常工況下車頂光伏裝置并網(wǎng)給輔助設(shè)備供電的仿真模型,通過改變光照強(qiáng)度和負(fù)載大小,驗證了供電方案和控制策略的可行性與正確性。(5)動車組發(fā)生供電故障時,車頂光伏發(fā)電系統(tǒng)與原有供電系統(tǒng)斷開,孤島運(yùn)行。為了抑制光伏系統(tǒng)的間歇性和波動性,提出了光伏系統(tǒng)與車載蓄電池配合的供電結(jié)構(gòu)和方案。通過對比分析各類光伏系統(tǒng)的孤島微電網(wǎng)的控制策略,根據(jù)動車組失電后的特點(diǎn)和供電方案,最終選擇了適合動車組光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島運(yùn)行的基于下垂控制逆變器的對等控制微電網(wǎng)。據(jù)此研究分析下垂控制策略的原理,通過MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了供電故障時車頂光伏裝置和蓄電池獨(dú)立地為重要的輔助設(shè)備供電的仿真模型,通過改變重要負(fù)載的大小,驗證了供電方案和控制策略的可行性與正確性。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U223;TM615
【圖文】：

預(yù)計到2030年，將實現(xiàn)國內(nèi)高鐵運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的“八橫八縱”，中國高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃示意圖(2030年)截圖如圖1.1所示。中國高鐵的蓬勃發(fā)展已經(jīng)創(chuàng)造了多項世界之最，隨著高鐵“走出去”，高鐵技術(shù)在國際競爭中占據(jù)了有利地位。圖 1.1 中國高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃示意圖(2030 年)截圖然而我國高速鐵路發(fā)展過程中，著重追求安全性能與動車組速度，忽視了可持續(xù)發(fā)展的理念。高鐵發(fā)展過程中沒有考慮到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保節(jié)能以及長期運(yùn)行后的穩(wěn)定可靠性等方面。目前我國高鐵事業(yè)依然處于上升發(fā)展階段。因此，在高速鐵路迅猛發(fā)展和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的背景下，如何提高其安全性能、可靠性能是我們所面臨的首要任務(wù)，如何節(jié)能減排、綠色環(huán)保是我們今后的發(fā)展方向[7]。

以日本新干線 E2-1000 型列車為基礎(chǔ)，國內(nèi)由中車青島改進(jìn)設(shè)計、創(chuàng)新優(yōu)化和國內(nèi)再生產(chǎn)的高速列車車型之一熟、經(jīng)濟(jì)、可靠等多方面優(yōu)勢。動車組采用鋁合金材質(zhì)器件和牽引系統(tǒng)；動車組的原型車是日本新干線動車組的運(yùn)行業(yè)績；動車組采用流線型車頭，各車廂的最大軸。同時，動車組采用再生制動方式，在節(jié)能、環(huán)保以及優(yōu)越性；動車組具有速度提升能力，通過調(diào)節(jié)動車、拖 到 300km/h 各個速度等級運(yùn)行，動車組還可通過自動聯(lián)了先進(jìn)的防滑、防控轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和自動列車保護(hù)系統(tǒng)，時性提供了可靠的保障。組是動力分散性列車，動車的牽引主回路是經(jīng)過交-直動機(jī)車運(yùn)行[29]。CRH2 動車組的牽引變流器應(yīng)用的是單效減小電網(wǎng)側(cè)的諧波次數(shù)和含量[30]。同時相對于其他型快、能耗低、載客量大、穩(wěn)定可靠、噪聲小、設(shè)備輕型是國內(nèi)動車組的主流[31]。CRH2 動車組外形圖截圖如圖

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉建強(qiáng);郭懷龍;杜會謙;康洪軍;吳寧;;CRH_3型動車組輔助供電系統(tǒng)可靠性研究[J];鐵道學(xué)報;2015年11期

2 錢清泉;高仕斌;何正友;陳奇志;吳積欽;;中國高速鐵路牽引供電關(guān)鍵技術(shù)[J];中國工程科學(xué);2015年04期

3 劉建強(qiáng);魏遠(yuǎn)樂;胡輝;;高速列車節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化控制方法研究[J];鐵道學(xué)報;2014年10期

4 楊勇;朱彬彬;趙方平;陶雪慧;曹豐文;;一種電流預(yù)測控制的自適應(yīng)變步長最大功率跟蹤方法[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2014年06期

5 武海濤;劉永和;;大功率電流型光伏并網(wǎng)換流器的拓?fù)渑c控制[J];電網(wǎng)技術(shù);2013年08期

6 吳雙;姜曉峰;何正友;賞吳俊;王斌;;計及線路條件影響的CRH_2動車組牽引傳動系統(tǒng)仿真分析[J];電網(wǎng)技術(shù);2013年03期

7 康熊;曾宇清;張波;;高速列車空氣阻力測量分析方法[J];中國鐵道科學(xué);2012年05期

8 張民;何正友;胡海濤;吳雙;高仕斌;;高速動車組再生制動下網(wǎng)側(cè)電流諧波特性分析[J];電網(wǎng)技術(shù);2012年09期

9 黃天富;石新春;孫玉巍;王丹;;三相并網(wǎng)逆變器無差拍解耦控制方法[J];電力電子技術(shù);2012年08期

10 黃天富;石新春;魏德冰;孫玉巍;王丹;;基于電流無差拍控制的三相光伏并網(wǎng)逆變器的研究[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2012年11期

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1 梁建英;CRH_2型動車組主回路系統(tǒng)性能優(yōu)化研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 孟鑫;高速鐵路接觸線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 王鶴;含多種分布式電源的微電網(wǎng)運(yùn)行控制研究[D];華北電力大學(xué);2014年

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1 徐大為;離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究[D];湖北民族學(xué)院;2018年

2 馮桂蕊;動車組蓄電池管理系統(tǒng)設(shè)計[D];青島大學(xué);2018年

3 劉瀟;高速鐵路牽引供電系統(tǒng)供電數(shù)據(jù)仿真[D];西南交通大學(xué);2018年

4 羅登;動車組輔助供電系統(tǒng)拓?fù)浼捌淇刂撇呗匝芯縖D];西南交通大學(xué);2018年

5 楊柳;高速鐵路接觸網(wǎng)維修時間的估計[D];西南交通大學(xué);2018年

6 李叔恒;中國標(biāo)準(zhǔn)動車組輔助供電系統(tǒng)負(fù)荷能耗測試與分析[D];西南交通大學(xué);2017年

7 趙薇;我國高鐵動車組技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制研究[D];北京交通大學(xué);2016年

8 孫宗典;CRH2動車組輔助變流器的研究與仿真[D];西南交通大學(xué);2015年

9 宋廣東;CRH2動車組負(fù)荷建模仿真及實測驗證研究[D];西南交通大學(xué);2014年

10 郭龍菲;社會經(jīng)濟(jì)視角下我國高速鐵路建設(shè)規(guī)模分析[D];北京交通大學(xué);2014年

本文編號：2721082